專利名稱：薄膜太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜太陽能電池及其制造方法，特別是涉及與光捕獲(light trapping)技術(shù)有關(guān)的薄膜太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，作為用于薄膜太陽能電池的光捕獲技術(shù)，在使光從透明絕緣基板側(cè)入射的 薄膜太陽能電池的情況下，使用在形成于透明絕緣基板上的透明導(dǎo)電膜表面形成凹凸結(jié)構(gòu) 的方法。一般已知，形成該凹凸結(jié)構(gòu)的光捕獲技術(shù)由于光反射率的降低、光散射效果，薄膜 太陽能電池的光轉(zhuǎn)換效率得以提高。詳細(xì)地說，從透明絕緣基板側(cè)入射進(jìn)來的光，在具有凹 凸形狀的透明導(dǎo)電膜和光電轉(zhuǎn)換層之間的界面散射之后入射到光電轉(zhuǎn)換層中，因此大致傾 斜地入射到光電轉(zhuǎn)換層中。而且，通過使光傾斜地入射到光電轉(zhuǎn)換層中，光的實(shí)質(zhì)性的光路 得以延長，光的吸收增大，因此光電動(dòng)勢元件的光電轉(zhuǎn)換特性得以提高，輸出電流增加。以往，作為形成凹凸結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電膜，熟知氧化錫(SnO2)透明導(dǎo)電膜。一般，形 成在SnO2透明導(dǎo)電膜上的凹凸結(jié)構(gòu)，是通過根據(jù)熱CVD(ChemiCal Vapor D印osition 化學(xué) 氣相沉積)法使數(shù)10 數(shù)IOOnm直徑的晶粒在膜表面生長來形成的。但是，為了在該SnA 膜表面形成良好的凹凸結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行500 600°C的高溫工藝，另外還要求1 μ m左右的膜 厚，因此成為制造成本增大的因素之一。為此，近年來從等離子體耐性優(yōu)良并且資源豐富這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，作為替換SnA 的材料，氧化鋅(SiO)正在被普及。但是，在ZnO的情況下，存在為了在表面形成良好的凹 凸結(jié)構(gòu)而要求2 μ m左右的膜厚這樣的問題。因此，作為即使在通過低溫形成使SiO膜成為 薄膜的情況下也具有良好的光捕獲效果的凹凸結(jié)構(gòu)的形成方法，提出如下技術(shù)在玻璃基 板上通過濺射法形成透明導(dǎo)電膜，通過酸來進(jìn)行蝕刻，從而在表面形成凹凸結(jié)構(gòu)。通過該方 法，期待太陽能電池裝置的成本降低。在下述專利文獻(xiàn)1中，示出如下方法將層疊在高反 射金屬膜上的氧化鋅膜表面浸漬在包含二價(jià)羧酸的溶液中，根據(jù)通過化學(xué)反應(yīng)所析出的物 質(zhì)來形成凹凸結(jié)構(gòu)。另外，例如在專利文獻(xiàn)2中示出通過在平板玻璃上載置粉末玻璃進(jìn)行熔融來形成 凹凸結(jié)構(gòu)的方法。另外，在專利文獻(xiàn)3、4中示出通過噴砂加工在透明絕緣基板的表面形成 凹凸結(jié)構(gòu)的方法。專利文獻(xiàn)1 日本特開平6-196734號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開昭62-98677號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開平9-199745號公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開平7-122764號公報(bào)非專利文獻(xiàn)1 K 1 :Yoshiyuki Nasuno et al. , "Effects of SubstrateSurface Morphology on Microcrystal1ine Silicon Solar Cells",Jpn. J. Appl. Phys. , The Japan Society of Applie Physics,1 April2001, vol40, pp. L303-L305.

發(fā)明內(nèi)容
然而，通過根據(jù)上述的酸進(jìn)行蝕刻來在膜表面形成凹凸結(jié)構(gòu)的技術(shù)，存在如下問 題由于蝕刻偏差，在局部形成起因于急劇突起的針孔，由此發(fā)生短路等，因此使薄膜太陽 能電池的成品率、可靠性下降。在專利文獻(xiàn)1中，所形成的凹凸形狀的長寬比變大，在凹凸 中形成急劇的斜面，因此在元件中引起泄漏(leak)，存在使可靠性、成品率下降這樣的問 題。另外，在如專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3、4那樣使粒子附著的方法、機(jī)械性的加工方法中，容 易形成與如上所述的非晶質(zhì)膜等光電轉(zhuǎn)換層的膜厚相比階差大的凹凸，Rmax等的表面粗糙 度變大。因此，在光電轉(zhuǎn)換層中產(chǎn)生大的殘差，產(chǎn)生斷線等，存在使薄膜太陽能電池的性能 下降的問題。另外，在將這些以紋理狀形成的透明電極用作基板側(cè)電極的技術(shù)中，在轉(zhuǎn)換效率 的提高上存在極限(例如參照非專利文獻(xiàn)1)。這是由于，以紋理狀形成的透明電極，導(dǎo)致在 其上形成的半導(dǎo)體薄膜中誘發(fā)結(jié)構(gòu)缺陷。如果增大透明電極的凹凸，則能夠增大半導(dǎo)體層 的光吸收。然而，透明電極的凹凸的增大，使在半導(dǎo)體薄膜中誘發(fā)的結(jié)構(gòu)缺陷增大，使輸出 電壓下降。因而，通過在透明電極上形成凹凸結(jié)構(gòu)來提高轉(zhuǎn)換效率上存在極限。從這種背 景出發(fā)，希望提供用于提高轉(zhuǎn)換效率的新技術(shù)。本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，其目的在于得到一種可靠性、光電轉(zhuǎn)換特性優(yōu) 良的薄膜太陽能電池及其制造方法，防止光散射用的紋理結(jié)構(gòu)所引起的可靠性、光電轉(zhuǎn)換 特性的下降，具有良好的光捕獲效果。為了解決上述問題并實(shí)現(xiàn)目的，與本發(fā)明有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造方法的特 征在于，包括第一透明導(dǎo)電膜形成工序，在透明絕緣基板上形成在基板面內(nèi)相互分離的多 個(gè)第一透明導(dǎo)電膜；第二透明導(dǎo)電膜形成工序，在所述第一透明導(dǎo)電膜上形成第二透明導(dǎo) 電膜；蝕刻工序，將所述第二透明導(dǎo)電膜蝕刻為粒狀來形成分散在所述第一透明導(dǎo)電膜上 的第一粒狀體；發(fā)電層形成工序，在所述第一透明導(dǎo)電膜上以及所述分散的第一粒狀體上 形成發(fā)電層；以及背面電極層形成工序，在所述發(fā)電層上形成背面電極層。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)具有表面粗糙度小的微細(xì)的表面凹凸并且面內(nèi)的電阻大致 均勻的透明電極。由此，起到如下效果光散射用的紋理結(jié)構(gòu)所引起的發(fā)電層缺陷少，防止 短路以及泄漏，具有良好的光捕獲效果，從而能夠得到可靠性、光電轉(zhuǎn)換特性優(yōu)良的薄膜太 陽能電池。


圖1是表示與本發(fā)明的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池的概要結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖2-1是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖2-2是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖2-3是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖2-4是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。
圖2-5是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖2-6是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖2-7是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖3是表示與本發(fā)明的實(shí)施方式1有關(guān)的其它薄膜太陽能電池的概要結(jié)構(gòu)的剖面 圖。圖4是表示實(shí)施例1、現(xiàn)有例1、2的薄膜太陽能電池中的透明導(dǎo)電膜形成后的霧率 的特性圖。圖5是表示與本發(fā)明的實(shí)施方式2有關(guān)的串列(tandem)型薄膜太陽能電池的概 要結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖6-1是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式2有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖6-2是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式2有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖6-3是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式2有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖6-4是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式2有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖7是表示與本發(fā)明的實(shí)施方式2有關(guān)的其它薄膜太陽能電池的概要結(jié)構(gòu)的剖面 圖。圖8-1是表示與本發(fā)明的實(shí)施方式3有關(guān)的串列型薄膜太陽能電池的概要結(jié)構(gòu)的 剖面圖。圖8-2是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式3有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。圖8-3是用于說明與本發(fā)明的實(shí)施方式3有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造工序的剖 面圖。(附圖標(biāo)記說明)1:透明絕緣基板(玻璃基板)；2:第一透明導(dǎo)電膜；3:第二透明導(dǎo)電膜；4a:氧化 鋅晶粒；4b 導(dǎo)電氧化物光散射體；4c 導(dǎo)電氧化物光散射體；5 第一發(fā)電層；6 背面電極 層；7 紋理狀透明導(dǎo)電膜；8 第二發(fā)電層；9 中間層；10 薄膜太陽能電池；11 薄膜太陽 能電池；20 薄膜太陽能電池；30 薄膜太陽能電池。
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)附圖來詳細(xì)地說明與本發(fā)明有關(guān)的薄膜太陽能電池及其制造方法的實(shí) 施方式。此外，本發(fā)明并不限定于下面的記述，能夠在不超出本發(fā)明精神的范圍內(nèi)適當(dāng)進(jìn)行 變更。另外，在下面所示的附圖中，為了容易理解，有時(shí)各部件的縮尺與實(shí)際不同。在各附 圖之間也相同。
實(shí)施方式1.圖1是表示與本發(fā)明的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池10的概要結(jié)構(gòu)的剖面 圖。薄膜太陽能電池10具備透明絕緣基板1、形成在透明絕緣基板1上并成為第一電極 層的第一透明導(dǎo)電膜(透明電極層)2、形成在透明絕緣基板1和第一透明導(dǎo)電膜2上的導(dǎo) 電氧化物光散射體4b、形成在導(dǎo)電氧化物光散射體4b上的第一發(fā)電層5、以及形成在第一 發(fā)電層5上并成為第二電極層的背面電極層6。另外，第一發(fā)電層5由至少兩層以上所構(gòu)成，在本實(shí)施方式中從第一透明導(dǎo)電膜2 側(cè)起具備P型非晶硅膜、i型非晶硅膜、N型非晶硅膜(未圖示)。在與如以上那樣構(gòu)成的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池10中，作為微細(xì)粒狀的 導(dǎo)電性光散射體的導(dǎo)電氧化物光散射體4b形成在第一透明導(dǎo)電膜2上，作為整體當(dāng)作表面 粗糙度小的紋理狀透明導(dǎo)電膜7。從透明絕緣基板1側(cè)入射來的光，在具有導(dǎo)電氧化物光散 射體4b的第一透明導(dǎo)電膜2和第一發(fā)電層5之間的界面散射之后入射到第一發(fā)電層5中， 因此大致傾斜地入射到第一發(fā)電層5中。而且，通過使光傾斜地入射到第一發(fā)電層5中，光 的實(shí)質(zhì)上的光路得以延長，光的吸收增大，因此薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換特性得以提高， 輸出電流增加。由此，實(shí)現(xiàn)具有良好的光擴(kuò)散效果的轉(zhuǎn)換效率優(yōu)良的薄膜太陽能電池。而且，導(dǎo)電氧化物光散射體4b平均地形成具有1 μ m以下的高低差的凹凸使得作 為透明導(dǎo)電膜在凹凸中沒有急劇的斜面。由此，在形成于第一透明導(dǎo)電膜2上的第一發(fā)電 層5中根據(jù)光散射用的凹凸結(jié)構(gòu)所誘發(fā)的結(jié)構(gòu)缺陷得以降低，在第一發(fā)電層5中誘發(fā)的結(jié) 構(gòu)缺陷所引起的短路、泄漏得以降低。因而，在與實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池10中，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換特性、可靠性以 及成品率優(yōu)良的薄膜太陽能電池，所述薄膜太陽能電池具有良好的光散射效果、并且第一 發(fā)電層5的短路以及泄漏得以降低。圖2-1 圖2-7是用于說明與實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池10的制造工序 的剖面圖。下面參照圖2-1 圖2-7來說明薄膜太陽能電池10的制造方法。首先，準(zhǔn)備透 明絕緣基板1。作為透明絕緣基板1，例如使用玻璃基板(下面記載為玻璃基板1)。在本實(shí) 施方式中，說明作為玻璃基板1使用無堿玻璃基板的情況。另外，作為玻璃基板1雖然也可 以使用廉價(jià)的鈉鈣(soda lime)玻璃基板，但是在這種情況下為了防止來自基板的堿性成 分的擴(kuò)散，可以通過等離子體化學(xué)氣相生長(PCVD)法以IOOnm左右的膜厚來形成SiO2膜。接著，在玻璃基板1的一面?zhèn)刃纬傻谝煌该鲗?dǎo)電膜2(圖2-1)。作為第一透明導(dǎo)電 膜2，通過濺射法來堆積形成例如膜厚為0. 4 μ m的包含IOwt %以下的SnO2摻雜劑的氧化 銦錫(ITO=Indium Tin Oxide)膜。在本實(shí)施方式中，作為第一透明導(dǎo)電膜2雖然使用摻雜 SnO2W ITO膜，但是第一透明導(dǎo)電膜2不限于此，也可以是非晶狀態(tài)的a-ITO膜、SnO2膜、或 者層疊它們所形成的第一透明導(dǎo)電膜2，只要是與ZnO相比具有耐酸性，具有高光透射性以 及低比電阻性的第一透明導(dǎo)電膜2即可。另外，作為第一透明導(dǎo)電膜2，也可以使用具有在 玻璃基板1通過熱CVD法形成氧化錫的凹凸形狀的透明電極。之后，進(jìn)行第一透明導(dǎo)電膜2的構(gòu)圖(圖2-2)。該第一透明導(dǎo)電膜2分別以長條 狀的形狀分離來形成第一開溝(scribe line:劃線)2a。如果考慮第一透明導(dǎo)電膜2的面 電阻所引起的電阻損耗，則長條的寬度優(yōu)選為Icm以內(nèi)。通常為了使第一透明導(dǎo)電膜2構(gòu) 圖為這種長條狀，使用激光刻劃。為了這樣在透明絕緣基板1上得到在基板面內(nèi)相互分離的多個(gè)第一透明導(dǎo)電膜2，還能夠采用使用由攝影制版(photoengraving)等所形成的抗蝕 劑掩模進(jìn)行蝕刻的方法、使用金屬掩模的蒸鍍法等方法來實(shí)現(xiàn)。接著，在包含第一開溝(劃線)2a的第一透明導(dǎo)電膜2上形成第二透明導(dǎo)電膜 3 (圖2-3)。作為第二透明導(dǎo)電膜3，通過濺射法堆積形成例如膜厚0. 1 μ m以上的ZnO膜。在 本實(shí)施方式中，作為第二透明導(dǎo)電膜3雖然使用摻雜3wt%的氧化鋁(Al2O3)的膜厚500nm 的ZnO膜，但是第二透明導(dǎo)電膜3不限于此，也可以是作為摻雜劑使用從鋁(Al)、鎵(Ga)、 銦an)、硼(B)、釔(Y)、硅(Si)、鋯(&)、鈦(Ti)中選擇的至少一種以上元素的ZnO膜、 或者層疊它們所形成的透明導(dǎo)電膜，只要是具有光透射性的透明導(dǎo)電膜即可。另外，作為 形成第一透明導(dǎo)電膜2、第二透明導(dǎo)電膜3的方法，也可以使用真空蒸鍍法、離子鍍敷(ion plating)法等物理方法、噴霧(spray)法、浸漬(dip)法、CVD法等化學(xué)方法。接著，進(jìn)行第一次的蝕刻，蝕刻第二透明導(dǎo)電膜3來形成氧化鋅晶粒如(圖2-4)。 第一次的蝕刻是通過將形成第二透明導(dǎo)電膜3的玻璃基板1浸漬在作為第一酸包含5wt% 以下的草酸的液溫30°C的草酸水溶液中90秒之后進(jìn)行一分鐘以上的純水洗凈并使其干 燥，在第一透明導(dǎo)電膜2上以及第一開溝(劃線)2a內(nèi)的玻璃基板1上形成氧化鋅晶粒4a。 這種加工是通過根據(jù)蝕刻液在膜面內(nèi)進(jìn)行蝕刻而使膜在微觀上不均勻來實(shí)現(xiàn)的。例如如果 成膜后的第二透明導(dǎo)電膜3為由微晶所構(gòu)成的膜，則也可以使用如優(yōu)先蝕刻其晶粒邊界那 樣的溶液。從干燥后的SEM觀察來確認(rèn)1000 5000nm左右的氧化鋅晶粒如的形成。此 外，在該第一蝕刻工序中，希望調(diào)整蝕刻條件使得第一開溝加內(nèi)的玻璃基板1的表面的一 部分露出。特別是，希望成為如氧化鋅晶粒如彼此相互不接觸那樣的分散的粒子。在由此 分離的第一透明導(dǎo)電膜2之間，第二透明導(dǎo)電膜3不會(huì)作為連續(xù)膜而存在，分離的第一透明 導(dǎo)電膜2彼此相互絕緣，能夠防止形成在其上的發(fā)電元件間的短路。這樣在第一開溝(劃 線)2a內(nèi)相互絕緣地形成的氧化鋅晶粒4a，具有向第一發(fā)電層5的光散射效果，因此有助于 提高短路電流。接著，進(jìn)行第二次的蝕刻，蝕刻氧化鋅晶粒如來在玻璃基板1上以及第一透明導(dǎo) 電膜2上形成由氧化鋅晶粒所構(gòu)成的導(dǎo)電氧化物光散射體4b (圖2- 。第二次的蝕刻是通 過將形成氧化鋅晶粒如的玻璃基板1浸漬在例如作為第二酸包含Iwt %以下的鹽酸的液溫 30°C的鹽酸水溶液中30秒之后進(jìn)行1分鐘以上的純水洗凈并使其干燥，在第一透明導(dǎo)電膜 2上以及第一開溝(劃線)2a內(nèi)的玻璃基板1上形成作為具有光滑表面的大致球面狀的導(dǎo) 電氧化物光散射體4b的氧化鋅晶粒。從干燥后的SEM觀察來確認(rèn)大致球面狀的500nm 600nm左右的氧化鋅晶粒的形成。這樣，第二蝕刻工序是用于使由第一蝕刻工序所形成的氧 化鋅晶粒如的粒子變小并且使其形狀變得光滑的蝕刻工序。另外，通過調(diào)整蝕刻條件，能 夠充分提高導(dǎo)電氧化物光散射體4b的面方向的電阻，能夠抑制元件間的短路、泄漏電流的 產(chǎn)生。在此，作為用于第二次蝕刻的酸水溶液，使用與SnA以及ITO的蝕刻速度相比ZnO 的蝕刻速度快10倍以上的酸水溶液、優(yōu)選為快20倍以上的酸水溶液。在第二次的蝕刻中， 優(yōu)選使用如相對于第一透明導(dǎo)電膜2的蝕刻速度的第二透明導(dǎo)電膜3的蝕刻速度比更大那 樣的蝕刻液。由此，浸漬在第二次的酸水溶液中時(shí)，幾乎不改變基底SnA以及ITO而只蝕 刻ZnO粒子。而且，這些酸水溶液優(yōu)選與草酸相比將ZnO的表面蝕刻加工為光滑表面。這樣在不同性質(zhì)的兩種酸水溶液中連續(xù)地浸漬玻璃基板1的結(jié)果，基底SnA以及
8ITO殘留為具有足夠?qū)щ娦缘哪?，在其上，具有光滑表面的微?xì)ZnO粒子(氧化鋅晶粒)作 為導(dǎo)電氧化物光散射體4b而殘留，作為整體成為表面粗糙度小的紋理狀透明導(dǎo)電膜7。另 外，在第二次的蝕刻中，能夠去除形成在氧化鋅晶粒如的表面的與作為第一酸的草酸的化 合物。由此，能夠抑制經(jīng)由形成在第一透明導(dǎo)電膜2和第一發(fā)電層5間的導(dǎo)電氧化物光散 射體4b的電阻損耗。通過進(jìn)行如以上那樣的蝕刻處理，作為透明導(dǎo)電膜的凹凸的高度、即導(dǎo)電氧化物 光散射體4b (氧化鋅晶粒)的高度能夠容易地控制在1 μ m以下，能夠容易地控制在作為可 見光區(qū)域的光波長左右的100 IOOOnm左右。并且，還能夠容易地控制在作為可見光區(qū)域 的光的波長的一半左右的600nm左右。由此，與現(xiàn)有技術(shù)中在透明導(dǎo)電膜的表面形成大的 凹凸(急劇的凹凸)相比，能夠大致均勻地形成現(xiàn)有技術(shù)中小凹凸和大凹凸的中間程度大 小的凹凸，另外能夠使得在凹凸中沒有急劇的斜面。此外，作為用于第二次蝕刻的酸水溶液，在本實(shí)施方式中雖然使用鹽酸水溶 液，但是用于第二次蝕刻的酸水溶液不限于此，例如可舉出包含從由鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟 酸、醋酸、以及蟻酸所構(gòu)成的組中選擇的一種或者兩種以上的水溶液。其中，優(yōu)選的是鹽酸、 醋酸。當(dāng)測量所形成的第一透明導(dǎo)電膜2的分離電阻時(shí)，為10兆歐以上。相鄰的第一透明 導(dǎo)電膜2間的分離電阻優(yōu)選為1兆歐以上100兆歐以下的范圍。如果在透明電極(第一透 明導(dǎo)電膜2)間沒有足夠的分離電阻，則集成的薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率因圖案間的泄 漏電流導(dǎo)致填充因子(fill factor)下降。在分離電阻為數(shù)百千歐的情況下，相鄰的透明 電極(第一透明導(dǎo)電膜幻間的泄漏電流成分的影響變大，因此導(dǎo)致填充因子大幅度下降。 理想的是相鄰的圖案為完全分離的，但是在具有1兆歐以上的分離電阻的所構(gòu)圖的透明電 極(第一透明導(dǎo)電膜幻上形成薄膜太陽能電池的情況下，能夠得到具有良好特性的太陽能 電池。只要是使用本發(fā)明的制造方法所形成的太陽能電池，能夠得到與現(xiàn)有的SnA的構(gòu)圖 中的分離電阻(1 10兆歐)相等的值，能夠形成填充因子高的薄膜太陽能電池，當(dāng)然有助 于轉(zhuǎn)換效率的提高。接著，在第一透明導(dǎo)電膜2上以及導(dǎo)電氧化物光散射體4b(氧化鋅晶粒)上根據(jù) PCVD法形成第一發(fā)電層5。在本實(shí)施方式中，作為第一發(fā)電層5從第一透明導(dǎo)電膜2側(cè)起 依次形成P型非晶碳化硅膜(a-SiC膜)、緩沖層、i型非晶硅膜(a-Si膜)、N型非晶硅膜 (a-Si膜)。對這樣層疊形成的第一發(fā)電層5，與第一透明導(dǎo)電膜2相同地通過激光刻劃來 實(shí)施構(gòu)圖(圖2-6)。接著，在第一發(fā)電層5上形成成為第二電極層的背面電極層6 (圖2-7)。作為背 面電極層6，例如由濺射法來堆積形成膜厚200nm的鋁(Al)膜。在本實(shí)施方式中，作為背 面電極層6雖然形成膜厚200nm的鋁(Al)膜，但是背面電極層6不限于此，作為金屬電極 既可以使用具有高反射率的銀(Ag)，也可以為了防止向硅的金屬擴(kuò)散而形成ai0、IT0、Sr^2 等透明導(dǎo)電膜。背面電極層6形成之后，通過激光與半導(dǎo)體層(第一發(fā)電層幻一起局部吹除金屬 層，由此與多個(gè)單位元件(發(fā)電區(qū)域)對應(yīng)起來進(jìn)行分離。此外，使反射率高的背面電極層 6直接吸收激光是困難的，因此使半導(dǎo)體層(第一發(fā)電層幻吸收激光能量，通過與半導(dǎo)體層 (第一發(fā)電層幻一起局部吹除金屬層，與多個(gè)單位元件(發(fā)電區(qū)域)對應(yīng)起來進(jìn)行分離。 根據(jù)以上工序，形成如圖1所示的薄膜太陽能電池10。
在如以上那樣的與實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能電池的制造方法中，作為微細(xì)粒 狀的導(dǎo)電性光散射體的導(dǎo)電氧化物光散射體4b形成在第一透明導(dǎo)電膜2上，作為整體形成 表面粗糙度小的紋理狀透明導(dǎo)電膜7。而且，通過由不同性質(zhì)的兩種酸水溶液對第二透明 導(dǎo)電膜3進(jìn)行蝕刻，能形成導(dǎo)電氧化物光散射體4b使得以作為透明導(dǎo)電膜整體在凹凸中沒 有急劇斜面的方式具有1 μ m以下的高低差的凹凸變得平均。這樣導(dǎo)電氧化物光散射體4b 成為分散在由大致平滑的連續(xù)膜所構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜2上的微粒子。該粒子的高度至 少比第二透明導(dǎo)電膜3的厚度還小。因此，能夠高精度地實(shí)現(xiàn)表面粗糙度Rmax小、具有微 細(xì)的凹凸表面的結(jié)構(gòu)。由此，能夠降低在形成于第一透明導(dǎo)電膜2上的第一發(fā)電層5中根 據(jù)光散射用的凹凸結(jié)構(gòu)所誘發(fā)的結(jié)構(gòu)缺陷，能夠制造可靠性和成品率優(yōu)良的薄膜太陽能電 池，所述薄膜太陽能電池降低了在第一發(fā)電層5中誘發(fā)的結(jié)構(gòu)缺陷所引起的短路、泄漏。另 外，在導(dǎo)電氧化物光散射體4b的下部有由連續(xù)膜所構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜2，因此透明電 極的面內(nèi)的電阻變得大致均勻。并且，通過使用以往對發(fā)電沒有貢獻(xiàn)的波長的太陽光，能夠 制作具有高轉(zhuǎn)換效率的薄膜太陽能電池。此外，在上述中，雖然在第一發(fā)電層5中使用非晶硅，但是還能夠使用非晶硅鍺、 非晶碳化硅等非晶硅系的半導(dǎo)體和它們的結(jié)晶硅系(crystalline silicon)，如圖3所示 地實(shí)現(xiàn)具有第一發(fā)電層5和第二發(fā)電層8的串列型薄膜太陽能電池11。通過設(shè)為這些pin 結(jié)構(gòu)，能夠得到良好的特性。圖3是表示與實(shí)施方式1有關(guān)的其它薄膜太陽能電池的概要 結(jié)構(gòu)的剖面圖。接著，基于具體的實(shí)施例進(jìn)行說明。根據(jù)與上述的實(shí)施方式1有關(guān)的薄膜太陽能 電池的制造方法所制作的薄膜太陽能電池10設(shè)為實(shí)施例1的薄膜太陽能電池。另外，作為 現(xiàn)有例，在與上述相同的玻璃基板1上作為透明導(dǎo)電膜形成在表面具有通過酸的蝕刻所形 成的凹凸結(jié)構(gòu)的氧化鋅膜來制作薄膜太陽能電池。將該薄膜太陽能電池設(shè)為現(xiàn)有例1的薄 膜太陽能電池。另外，作為其它現(xiàn)有例，在與上述相同的玻璃基板1上通過熱CVD法使氧化 錫形成為具有凹凸形狀的透明電極來制作薄膜太陽能電池。將該薄膜太陽能電池設(shè)為現(xiàn)有 例2的薄膜太陽能電池。對這些薄膜太陽能電池，使用太陽模擬器(Solar Simulator)分別從基板側(cè)使 AM (air mass)-l. 5U00mff/cm2的光入射來測量25°C下的短路電流(mA/cm2)，評價(jià)作為太陽 能電池的特性。其結(jié)果示在表1中。[表1]
權(quán)利要求
1.一種薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于，包括第一透明導(dǎo)電膜形成工序，在透明絕緣基板上形成在基板面內(nèi)相互分離的多個(gè)第一透 明導(dǎo)電膜；第二透明導(dǎo)電膜形成工序，在所述第一透明導(dǎo)電膜上形成第二透明導(dǎo)電膜；蝕刻工序，將所述第二透明導(dǎo)電膜蝕刻為粒狀來形成分散在所述第一透明導(dǎo)電膜上的 第一粒狀體；發(fā)電層形成工序，在所述第一透明導(dǎo)電膜上以及所述分散的第一粒狀體上形成發(fā)電 層；以及背面電極層形成工序，在所述發(fā)電層上形成背面電極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于，在所述蝕刻工序中，所述第二透明導(dǎo)電膜的蝕刻速度比所述第一透明導(dǎo)電膜的蝕刻速 度快，并且所述第二透明導(dǎo)電膜通過蝕刻液被加工為分散在所述第一透明導(dǎo)電膜上的第一 粒狀體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于，在所述蝕刻工序中，所述第二透明導(dǎo)電膜通過所述蝕刻液被加工為分散在所述第一透 明導(dǎo)電膜上的第一粒狀體之后，通過與所述蝕刻液相比相對于所述第一透明導(dǎo)電膜的蝕刻 速度的所述第二透明導(dǎo)電膜的蝕刻速度比更大的其它蝕刻液，進(jìn)一步蝕刻所述分散的第一 粒狀體，使其成為更微細(xì)的第一微細(xì)粒狀體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述第二透明導(dǎo)電膜為以氧化鋅為主成分的膜，在所述蝕刻工序中，通過包含草酸的第一溶液來蝕刻所述第二透明導(dǎo)電膜之后，通過 包含鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、醋酸以及蟻酸中的任一種的第二溶液來進(jìn)行蝕刻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于，在所述發(fā)電層形成工序和所述背面電極層形成工序之間，包括第三透明導(dǎo)電膜形成工序，在所述發(fā)電層的表面形成第三透明導(dǎo)電膜；以及蝕刻工序，將所述第三透明導(dǎo)電膜蝕刻為粒狀來形成分散在所述發(fā)電層上的第二粒狀體，在所述背面電極層形成工序中，在所述分散的第二粒狀體上以及所述發(fā)電層上形成所 述背面電極層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于，在所述蝕刻工序中，在所述透明絕緣基板上的第一透明導(dǎo)電膜之間也將所述第二透明 導(dǎo)電膜蝕刻為粒狀，形成分散在所述透明絕緣基板上的相鄰的第一透明導(dǎo)電膜之間的第三 粒狀體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于，在所述蝕刻工序中，所述第二透明導(dǎo)電膜通過所述蝕刻液被加工為所述第三粒狀體之 后，通過與所述蝕刻液相比相對于所述第一透明導(dǎo)電膜的蝕刻速度的所述第二透明導(dǎo)電膜 的蝕刻速度比更大的其它蝕刻液，進(jìn)一步蝕刻所述分散的第三粒狀體，使其成為更微細(xì)的 第二微細(xì)粒狀體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于，蝕刻所述分散的第三粒狀體使得所述透明絕緣基板上的相互分離的第一透明導(dǎo)電膜 之間的分離電阻成為1兆歐以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于， 所述第二透明導(dǎo)電膜為以氧化鋅為主成分的膜，在所述蝕刻工序中，通過包含草酸的第一溶液來蝕刻所述第二透明導(dǎo)電膜之后，通過 使用了混合氣體的平行平板型反應(yīng)離子蝕刻來進(jìn)行蝕刻，從而形成第三微細(xì)粒狀體，并且 在所述第一透明導(dǎo)電膜的表面以及所述透明絕緣基板中的所述相鄰的第一透明導(dǎo)電膜之 間的表面形成凹凸形狀，其中，所述混合氣體混合了 三氟甲烷、四氟甲烷、六氟化硫、氬中 的任一種單體氣體和氧或者氦。
10.一種薄膜太陽能電池，其特征在于，具備 透明絕緣基板；第一透明導(dǎo)電膜，形成在所述透明絕緣基板上；分散的第一粒狀體，形成在所述第一透明導(dǎo)電膜的表面，由與所述第一透明導(dǎo)電膜不 同的透明導(dǎo)電材料所構(gòu)成；發(fā)電層，形成在所述第一透明導(dǎo)電膜上以及所述分散的第一粒狀體上；以及 背面電極層，形成在所述發(fā)電層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池，其特征在于， 所述分散的第一粒狀體是由以氧化鋅為主成分的材料所構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，在所述發(fā)電層和所述背面電極層之間，具備由透明導(dǎo)電材料所構(gòu)成的分散的第二粒狀體。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，在所述透明絕緣基板上具備在基板面內(nèi)相互分離的多個(gè)所述第一透明導(dǎo)電膜， 在所述透明絕緣基板上的相互分離的所述第一透明導(dǎo)電膜之間，具備由與所述第一透 明導(dǎo)電膜不同的透明導(dǎo)電材料所構(gòu)成的分散的第三粒狀體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述相互分離的第一透明導(dǎo)電膜之間的分離電阻為1兆歐以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，在所述第一透明導(dǎo)電膜的表面以及所述透明絕緣基板中的所述相鄰的第一透明導(dǎo)電 膜之間的表面具有凹凸形狀。
全文摘要
本發(fā)明能夠得到一種薄膜太陽能電池，通過在透明絕緣基板(1)上形成在基板面內(nèi)相互分離的多個(gè)第一透明導(dǎo)電膜(2)，在第一透明導(dǎo)電膜(2)上形成第二透明導(dǎo)電膜，將第二透明導(dǎo)電膜蝕刻為粒狀來形成分散在第一透明導(dǎo)電膜(2)上的第一粒狀體(4b)，在第一透明導(dǎo)電膜(2)上以及分散的第一粒狀體(4b)上形成發(fā)電層(5)，在發(fā)電層(5)上形成背面電極層(6)，從而實(shí)現(xiàn)具有表面粗糙度小的微細(xì)表面凹凸并且面內(nèi)的電阻大致均勻的透明電極。
文檔編號H01L31/04GK102089884SQ200980126260
公開日2011年6月8日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者山向干雄, 山林弘也, 時(shí)岡秀忠 申請人:三菱電機(jī)株式會(huì)社